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7 results on '"Hamidi-Sakr, A."'

1. Tuning Orientational Order of Highly Aggregating P(NDI2OD-T2) by Solvent Vapor Annealing and Blade Coating

Author

Christopher R. McNeill, Daniel Trefz, Yannic M. Gross, Martin Brinkmann, Roman Tkachov, Amer Hamidi-Sakr, Sabine Ludwigs, Carsten Dingler, and Anton Kiriy

Subjects
Materials science, Polymers and Plastics, Annealing (metallurgy), Organic Chemistry, 02 engineering and technology, engineering.material, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Dichroic glass, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, Inorganic Chemistry, Solvent, Coating, Chemical engineering, Liquid crystal, Materials Chemistry, engineering, Copolymer, Nanometre, 0210 nano-technology, Anisotropy
Abstract

Its inherent strong tendency to aggregate in solution is used in the following study to prepare highly anisotropic films of the n-type copolymer poly{[N,N′-bis(2-octyldodecyl)naphthalene-1,4,5,8-bis(dicarboximide)-2,6-diyl]-alt-5,5′-(2,2′-bithiophene)} (P(NDI2OD-T2)). Solvent vapor annealing (SVA) allows to tune the size of oriented domains in spherulite-like superstructures with alignment up to several hundreds of micrometers. Blade coating (BC), on the other hand, yields square centimeter large perfectly oriented films with dichroic ratios of 18 and charge transport anisotropies up to 14. On the nanometer scale highly oriented fibers of form I are visible in the oriented areas with the fiber long axis parallel to the chain direction. We give experimental evidence that structure formation does involve liquid crystal (LC) mesophases at high solution concentrations which are frozen upon solvent removal. Temperature post-treatment of the oriented films gives, on the other hand, evidence for a classical semi...

Published
2018

2. Structure and charge transport anisotropy of polythieno[3,4- b ]-thiophene- co -benzodithiophene (PTB7) oriented by high-temperature rubbing

Author

Marc Schmutz, Linda Grodd, Yannick J. Dappe, Martin Brinkmann, S. Escoubas, Souren Grigorian, Amer Hamidi-Sakr, Laure Biniek, Institut Charles Sadron (ICS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Siegen, Universität Siegen [Siegen], Institut des Matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence (IM2NP), Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Groupe Modélisation et Théorie (GMT), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Biniek, Laure, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
chemistry.chemical_classification, Steric effects, Materials science, Stacking, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Rubbing, Crystallinity, chemistry.chemical_compound, Crystallography, Electron diffraction, chemistry, [CHIM] Chemical Sciences, Thiophene, Side chain, [CHIM]Chemical Sciences, 0210 nano-technology, Alkyl
Abstract

International audience; Structure determination in high performance polymer semiconductors such as polythieno[3,4‐b]‐thiophene‐co‐benzodithiophene (PTB7) is essential to establish proper structure–property correlations. A combination of high‐temperature rubbing and isothermal crystallization leads to oriented and crystalline films of face‐on oriented PTB7 crystals. Electron diffraction indicates that crystallinity is marginal in the rubbed films but develops upon postrubbing annealing at T ≥ 250 °C. The best oriented and crystalline PTB7 films have a dichroic ratio of 12 for UV–vis absorption. The hole mobilities are improved by a factor of six along the rubbing direction over nonaligned films (µ// = 5.8 × 10$^{−3}$ cm$^2$ V$^{−1}$ s$^{−1}$ vs µ⊥ = 3.1 × 10$^{−4}$ cm$^2$ V$^{−1}$ s$^{−1}$). Structural analysis yields three possible models that share similar structural features, however; namely (i) PTB7 chains form a layered packing such as poly(2,5‐bis(3‐dodecyl‐2‐yl)thieno[3,2‐b]thiophene) with $\pi$‐stacked backbones alternating with layers of strongly interdigitated alkyl side chains, (ii) the PTB7 chains adopt a nonplanar zigzag conformation, and (iii) PTB7 chains show a mixed stacking of thieno[3,4‐b]thiophene and benzodithiophene blocks. Overall, these results highlight the key role played in polymer semiconductor crystals by the steric constraints due to the branched alkyl side chains interdigitation on the π‐stacking of conjugated backbones.

Published
2018

3. Poly(3-hexylthiophene) revisited – Influence of film deposition on the electrochemical behaviour and energy levels

Author

Amer Hamidi-Sakr, Adrian Ruff, Martin Brinkmann, Daniel Trefz, Kirsten Bruchlos, Sabine Ludwigs, Jürgen Heinze, Institut Charles Sadron (ICS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Freiburg University, FREIBURG UNIVERSITY, Univ Stuttgart, Inst Polymerchem, and Universität Stuttgart [Stuttgart]

Subjects
chemistry.chemical_classification, Organic electronics, Work (thermodynamics), Materials science, General Chemical Engineering, 02 engineering and technology, Polymer, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Electrochemistry, 01 natural sciences, Electrochemical response, 0104 chemical sciences, law.invention, chemistry, Chemical engineering, law, Stress out, Deposition (phase transition), [CHIM]Chemical Sciences, Crystallization, 0210 nano-technology, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

In this article we highlight the importance of film deposition conditions on the electrochemical behaviour of the work horse of the organic electronics community, namely poly(3-hexylthiophene) (P3HT). While a huge number of publications have dealt with the influence of morphology on optical, electronic and opto-electronic properties, the effect on the electrochemical response has been less addressed. Electrochemistry is often only used as convenient tool in this community to determine the energy levels or more specifically the HOMO level of P3HT. This is performed by measuring oxidation onset potentials and introducing correction factors which relate the electrochemical with the Fermi scale. Here we want to stress out that this procedure should be performed with great care in order to get meaningful data. We demonstrate that film deposition conditions can strongly alter the oxidation behaviour of the polymers which makes the determination of the oxidation onset potentials and energy levels very difficult. We compare state-of-the-art of electropolymerisation and solution deposition of chemically synthesized polymers of defined regioregularity with our own expertise on deposition and controlling crystallisation in films.

Published
2018

4. The PCPDTBT Family: Correlations between Chemical Structure, Polymorphism, and Device Performance

Author

Anton Melnyk, Martin Brinkmann, Amer Hamidi-Sakr, Daniel Trefz, Florian S. U. Fischer, Sabine Ludwigs, Denis Andrienko, Gisela L. Schulz, Universität Stuttgart [Stuttgart], Max Planck Institute for Polymer Research, Max-Planck-Gesellschaft, Institut Charles Sadron (ICS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Brinkmann, Martin

Subjects
chemistry.chemical_classification, [CHIM.POLY] Chemical Sciences/Polymers, Structure formation, Polymers and Plastics, Chemical structure, Organic Chemistry, Transistor, 02 engineering and technology, Polymer, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, law.invention, Amorphous solid, Inorganic Chemistry, Crystallography, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, Polymorphism (materials science), chemistry, law, Materials Chemistry, Side chain, 0210 nano-technology, Alkyl
Abstract

International audience; We highlight the influence of processing conditions on polymorphism and structure formation on the mesoscale for the family of PCPDTBT polymers with branched alkyl side chains. Direct correlations of morphology to the chemical structure and to transistor device performance are established. We found that up to four different packing motifs could be realized depending on the polymer derivative and the processing conditions: amorphous, π-stacked, cross-hatched and dimer-containing polymorphs. While C- and F-PCPDTBT display similar packing behavior organizing in π-stacked and dimer-like structures, Si-PCPDTBT gives rise to cross-hatched structures upon simple deposition from solution. The observed differences in chain packing for C-/F-PCPDTBT versus Si-PCPDTBT are attributed to differences in backbone conformations and aggregation behavior in solution. The effect of polymorphism on charge transport is probed using field-effect transistors, in which both π-stacked and cross-hatched polymer chain arrangements yield the highest hole mobilities. Mesoscopic morphology and mobility simulations rationalize our experimental findings by relating mobility to distributions of electronic coupling elements between the chains.

Published
2017

5. Highly Oriented and Crystalline Films of a Phenyl-Substituted Polythiophene Prepared by Epitaxy: Structural Model and Influence of Molecular Weight

Author

Martin Brinkmann, Daniel Schiefer, Sangeetha Covindarassou, Michael Sommer, Amer Hamidi-Sakr, Laure Biniek, Institut Charles Sadron (ICS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization (MPIDS), Max-Planck-Gesellschaft, Matériaux et nanosciences d'Alsace, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Ecole nationale supérieure de chimie, polymères et materiaux de strasbourg (ECPM), and Biniek, Laure

Subjects
Materials science, Polymers and Plastics, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, law.invention, Inorganic Chemistry, chemistry.chemical_compound, Crystallinity, law, [CHIM] Chemical Sciences, Polymer chemistry, Materials Chemistry, Side chain, Thiophene, [CHIM]Chemical Sciences, Crystallization, Alkyl, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, chemistry.chemical_classification, Organic Chemistry, Polymer, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Crystallography, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, chemistry, Electron diffraction, Polythiophene, 0210 nano-technology
Abstract

The large majority of semiconducting polymers based on poly(alkylthiophene)s with either linear or branched alkyl side chains are reported to π-stack in their crystalline phases. In regioregular poly(3-(2,5-dioctylphenyl)thiophene) (PDOPT), however, π–π interactions are absent due to the presence of the bulky 2,5-dioctylphenyl side groups. In this work, high levels of crystallinity and orientation are created in thin films of PDOPT aligned on substrates of naphthalene by slow directional epitaxial crystallization of the side chains. Depending on molecular weight, both edge-on and flat-on lamellar crystals are obtained. As for poly(3-hexylthiophene) (P3HT), electron microscopy imaging reveals a transition from extended to folded chain crystallization in PDOPT for Mn ≈ 12.7 kDa. The high orientation and crystallinity result in high anisotropy in UV–vis absorption and photoluminescence with well-defined vibronic structures. The single-crystal-like electron diffraction patterns are further used to refine a st...

Published
2016

6. Precise Control of Lamellar Thickness in Highly Oriented Regioregular Poly(3-Hexylthiophene) Thin Films Prepared by High-Temperature Rubbing: Correlations with Optical Properties and Charge Transport

Author

Amer Hamidi-Sakr, Laure Biniek, Martin Brinkmann, Sadiara Fall, Institut Charles Sadron (ICS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube), École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization (MPIDS), Max-Planck-Gesellschaft, Matériaux et nanosciences d'Alsace, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - 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Subjects
[CHIM.POLY] Chemical Sciences/Polymers, Materials science, Analytical chemistry, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, law.invention, Biomaterials, Crystal, Crystallinity, Differential scanning calorimetry, Optics, law, Electrochemistry, [CHIM]Chemical Sciences, Lamellar structure, Crystallization, Supercooling, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, business.industry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, 0104 chemical sciences, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Amorphous solid, Rubbing, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, 0210 nano-technology, business
Abstract

International audience; Precise control of orientation and crystallinity is achieved in regioregular poly(3-hexylthiophene) (P3HT) thin films by using high-temperature rubbing, a fast and effective alignment method. Rubbing P3HT films at temperatures TR ≥ 144 °C generates highly oriented crystalline films with a periodic lamellar morphology with a dichroic ratio reaching 25. The crystallinity and the average crystal size along the chain axis direction, lc, are determined by high-resolution transmission electron microscopy and differential scanning calorimetry. The inverse of the lamellar period l scales with the supercooling and can accordingly be controlled by the rubbing temperature TR. Uniquely, the observed exciton coupling in P3HT crystals is correlated to the length of the average planarized chain segments lc in the crystals. The high alignment and crystallinity observed for TR > 200 °C cannot translate to high hole mobilities parallel to the rubbing because of the adverse effect of amorphous zones interrupting charge transport between crystalline lamellae. Although tie chains bridge successive P3HT crystals through amorphous zones, their twisted conformation restrains interlamellar charge transport. The evolution of charge transport anisotropy is correlated to the evolution of the dominant contact plane from mainly face-on (TR ≤ 100 °C) to edge-on (TR ≥ 170 °C).

Published
2016

7. A Versatile Method to Fabricate Highly In-Plane Aligned Conducting Polymer Films with Anisotropic Charge Transport and Thermoelectric Properties: The Key Role of Alkyl Side Chain Layers on the Doping Mechanism

Author

Amer Hamidi-Sakr, Nicolas Leclerc, David Maurin, Vishnu Vijayakumar, Laure Biniek, Martin Brinkmann, Patrick Lévêque, Laurent Herrmann, Jean-Louis Bantignies, Nicolas Zimmermann, Institut Charles Sadron (ICS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - 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Subjects
[CHIM.POLY] Chemical Sciences/Polymers, Materials science, Aucun, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Biomaterials, [CHIM] Chemical Sciences, Thermoelectric effect, Electrochemistry, Side chain, [CHIM]Chemical Sciences, Organic chemistry, Alkyl, Organic electronics, chemistry.chemical_classification, Conductive polymer, Dopant, Doping, Polymer, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, 0104 chemical sciences, Electronic, Optical and Magnetic Materials, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, Chemical engineering, chemistry, 0210 nano-technology, Chimie/Polymères
Abstract

International audience; A general method is proposed to produce oriented and highly crystalline conducting polymer layers. It combines the controlled orientation/crystallization of polymer films by high-temperature rubbing with a soft-doping method based on spin-coating a solution of dopants in an orthogonal solvent. Doping rubbed films of regioregular poly(3-alkylthiophene) s and poly(2,5-bis(3-dodecylthiophen- 2-yl) thieno[3,2-b] thiophene) with 2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (F(4)TCNQ) yields highly oriented conducting polymer films that display polarized UV-visible-near-infrared (NIR) absorption, anisotropy in charge transport, and thermoelectric properties. Transmission electron microscopy and polarized UV-vis-NIR spectroscopy help understand and clarify the structure of the films and the doping mechanism. F(4)TCNQ(-) anions are incorporated into the layers of side chains and orient with their long molecular axis perpendicular to the polymer chains. The ordering of dopant molecules depends closely on the length and packing of the alkyl side chains. Increasing the dopant concentration results in a continuous variation of unit cell parameters of the doped phase. The high orientation results in anisotropic charge conductivity (sigma) and thermoelectric properties that are both enhanced in the direction of the polymer chains (sigma = 22 +/- 5 S cm(-1) and S = 60 +/- 2 mu V K-1 ). The method of fabrication of such highly oriented conducting polymer films is versatile and is applicable to a large palette of semiconducting polymers.

Published
2017

Catalog

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